Physics Lecture Notes - Mansoura University PDF

Summary

These lecture notes cover fundamental concepts of physics, specifically focusing on the properties of matter. The document details the characteristics of different states of matter (solid, liquid, and gas) and introduces key quantities such as density, mass, and time. It includes definitions and examples to clarify those concepts. The lectures are delivered at Mansoura University, Egypt, for 1st-year students.

Full Transcript

‫مقرر الفيزياء‬ ‫خواص المادة‬ ‫طالب الفرقة األولى‬ ‫كلية التربية‬ ‫‪1‬‬ ‫المحاضرة األولى‪ -‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬ ...

‫مقرر الفيزياء‬ ‫خواص المادة‬ ‫طالب الفرقة األولى‬ ‫كلية التربية‬ ‫‪1‬‬ ‫المحاضرة األولى‪ -‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬ ‫محتوي المقرر‬ ‫المحتوى‬ ‫الفصل االول‬ ‫الفيزياء والقياس‬ ‫الفصل الثانى‬ ‫المرونة‬ ‫الفصل الثالث‬ ‫الموائع‬ ‫الفصل الرابع‬ ‫الحركة االهتزازية‬ ‫‪2‬‬ ‫المحاضرة األولى‪ -‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬ ‫الفصل االول‪ :‬الفيزياء والقياس‬ ‫الفيزياء من العلوم األساسية التي تهتم بأساسيات الكون‪.‬يشكل علم الفيزياء القاعدة األساسية‬ ‫للكثير من العلوم مثل الفلك والبيولوجي والكيمياء والجيولوجيا‪.‬ويمكن تقسيم علم الفيزياء إلى‬ ‫ستة أقسام‪:‬‬ ‫‪.1‬الفيزياء الكالسيكية‪ ،‬والتي تهتم بدراسة حركة األجسام الكبيرة بالمقارنة مع األجسام الذرية‬ ‫والتي تتحرك بسرعات اقل بكثير من سرعة الضوء‪.‬‬ ‫‪.2‬النسبية‪ ،‬وهي نظرية تصف ألجسام التي تتحرك بسرعات قريبة من سرعة الضوء‪.‬‬ ‫‪.3‬الديناميكا الحرارية‪ ،‬والتي تتعامل مع الحرارة والشغل ودرجة الحرارة ودراسة السلوك‬ ‫اإلحصائي ألنظمة تحتوي على عدد كبير من الجسيمات‪.‬‬ ‫‪.4‬الكهرومغناطيسية‪ ،‬والتي تهتم بدراسة الكهربية والمغناطيسية والمجالت الكهرومغناطيسية‪.‬‬ ‫‪.5‬الضوء‪ ،‬والذي يهتم بدراسة سلوك الضوء وتفاعله مع المواد األخرى‪.‬‬ ‫‪.36‬ميكانيكا الكم‪ ،‬ويشمل النظريات التي تتعلق بدراسة سلوك المادة المكونة من جسيمات دقيقة‪.‬‬ ‫المحاضرة األولى‪ -‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬ ‫تعريف الطول والكتلة والزمن‬ ‫نحن نعبر عن قوانين الفيزياء باستخدام كميات فيزيائية محددة يتطلب منها أن نعرفها بدقة وبوضوح‪.‬‬ ‫وفي علم وجميع الكميات الفيزيائية األخرى في علم الميكانيكا‪ ،‬هناك ثالث كميات فيزيائية اساسية هي‬ ‫الطول ‪L‬والكتلة ‪M‬والزمن ‪.T‬و هناك كميات فيزيائية مشتقة يتم الحصول عليها من الكميات الفيزيائية‬ ‫األساسية الثالثة (‪.)L, M T‬‬ ‫فإذا أردنا أن نقوم بإعطاء نتائج قياسات شيء ما لشخص أخر يريد أن يعيد تلك القياسات‪ ،‬فانه من‬ ‫الضروري إن يكون هناك معايير ‪standard‬متفق عليها‪.‬فمثل لو زارنا زائر من كوكب آخر مثل وقال‬ ‫لنا انه قطع مسافة قدرها ‪ 8‬جلتش! فإننا لن نستطيع تقدير تلك المسافة إذا لم نكن نعرف ماذا تعن‬ ‫كلمة جلتش تلك‪.‬ومن ناحية أخرى إذا كان هناك شخص يعرف نظام القياسات الذي نستخدمه‬ ‫فإننا عندما نقول له إن طول هذا الجدار ‪ 2‬مت وهنا استخدمنا وحدة تعرف بالمت‪ ،‬حيث أن طول‬ ‫اختنا شخص آخر بان كتلته ‪ 75‬كيلوجرام وهنا‬ ‫الجدار يعادل ‪ 2‬من وحدة القياس المت‪.‬وبالمثل‪ ،‬إذا ر‬ ‫نلحظ إن وحدة الكتلة الن استخدمت ه الكيلوجرام‪ ،‬فان هذا يعن أن ذلك الشخص يعادل ‪75‬‬ ‫مرة كتلة ‪ 1‬كيلوجرام‪.‬ومهما كانت الوحدات المستخدمة فإنه يجب أن تكون هذه الوحدة معممة‬ ‫عىل الجميع ويستخدمها الكل لتكون قياساتهم بها تعادل قياساتنا مهما اختلف مكاننا‪.‬‬ ‫‪4‬‬ ‫المحاضرة األولى‪ -‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬ ‫في العام ‪ 1960‬عقد المؤتمر العالمي لتأسيس المعايير المستخدمة للطول والكتلة وكميات فيزيائية‬ ‫أخرى‪.‬وهذه المعايير التي وضعت في ذلك المؤتمر تعرف باسم النظام المتري ‪،metric system‬‬ ‫ويعرف بنظام ‪SI‬وهي اختصارللمصطلح الفرنسي ‪.System of International‬في هذا النظام‬ ‫وحدات الطول والكتلة والزمن هي "المتر" "الكيلوجرام" و"الثانية"‪.‬باإلضافة إلى وحدات أخرى هي‬ ‫"الكلفن" وحدة درجة الحرارة و"األمبير" وحدة التيار الكهربي "الشمعة" وحدة شدة اإلضاءة‬ ‫و"المول" وحدة قياس كمية المادة‪.‬وفي دراستنا لعلم الميكانيكا سوف نركز علىالوحدات الكميات‬ ‫األساسية والتي هي الطول والكتلة والزمن‪.‬‬ ‫في ‪ 16‬نوفمبر ‪ ،2018‬صوتت اللجنة الدولية لألوزان والمقاييس باإلجماع على إجراء تعديالت بسيطة‬ ‫على الوحدات األساسية‪ ، SI‬خالل المؤتمر العام السادس والعشرين بشأن األوزان والمقاييس وستدخل‬ ‫التعديالت حيز التنفيذ في ‪ 20‬مايو ‪. 2019‬‬ ‫‪5‬‬ ‫المحاضرة األولى‪ -‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬ ‫وباإلضافة إلى الوحدات المعروفة للطول والكتلة والزمن فقد نجد وحدات أخرى‬ ‫مثل المليمتر والنانوثانية‪ ،‬وهي مسميات إضافية متعارف عليها تعبر عن أجزاء‬ ‫من الوحدة األصلية وهى‬ ‫‪10-1‬‬ ‫‪deci-‬‬ ‫‪deca-‬‬ ‫‪101‬‬ ‫‪10-2‬‬ ‫‪centi-‬‬ ‫‪hecto-‬‬ ‫‪102‬‬ ‫‪10-3‬‬ ‫‪milli-‬‬ ‫‪kilo-‬‬ ‫‪103‬‬ ‫‪10-6‬‬ ‫‪micro-‬‬ ‫‪mega-‬‬ ‫‪106‬‬ ‫‪10-9‬‬ ‫‪nano-‬‬ ‫‪giga-‬‬ ‫‪109‬‬ ‫‪10-12‬‬ ‫‪pico-‬‬ ‫‪tera-‬‬ ‫‪1012‬‬ ‫‪6‬‬ ‫المحاضرة األولى‪ -‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬ ‫المادة وبناء النماذج‬ ‫تتركب المادة من ذرات وفي مركز كل ذرة يوجد نواة مكونة من بروتونات ونيوترونات‪.‬البروتونات‬ ‫والنيوترونات مكونة من الكواركات‪.‬‬ ‫‪7‬‬ ‫المحاضرة األولى‪ -‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬ ‫الكثافة وكتلة الذرة‬ ‫عدد البروتونات والنيترونات في نواة ذرة عنصر ما مرتبط بالعدد الكتلي ‪atomic mass‬لهذا العنصر‪ ،‬والتي‬ ‫تقدربوحدة الكتلة الذرية )‪atomic mass units (u‬‬ ‫‪8‬‬ ‫المحاضرة األولى‪ -‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬ ‫سؤال للتفكت ‪1.1‬‬ ‫قام مصنع بإنتاج علبتين واحدة من األلومنيوم واألخرى من الحديد‪.‬كال من العلبتين لهما نفس الكتلة‪.‬أي‬ ‫من العلبتين اكبر؟ (أ) علبة األلومنيوم (ب) علبة الحديد (جـ) العلبتين لهما نفس الحجم‪.‬‬ ‫‪9‬‬ ‫المحاضرة األولى‪ -‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬ ‫‪10‬‬ ‫المحاضرة األولى‪ -‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬ ‫‪11‬‬ ‫المحاضرة األولى‪ -‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬ ‫تحليل األبعاد ‪Dimensional Analysis‬‬ ‫كلمة األبعاد في الفيزياء لها معني مختلف‪.‬فهي تشير إلى طبيعة الكمية الفيزيائية‪.‬عندما نقيس المسافة‬ ‫نستخدم وحدة المتر أو أي وحدة طول اخرى‪ ،‬ولهذا فإننا نقول إن لهذه الكمية الفيزيائية بعد طول‪.‬‬ ‫للتعبير عن أي كمية فيزيقية يلزمنا اختيار وحدة للقياس ثم الحصول على مضاعفات أو‬ ‫أجزاء من هذه الوحدة‪ ،‬والوحدة المثالية ال بد وأن يتوافر فيها الدقة والثبات وإمكانية الحصول‬ ‫عليها‪ ،‬وتنقسم الكميات الفيزيقية إلى قسمين‪:‬‬ ‫كميات أساسية‪:‬‬ ‫أ‪-‬‬ ‫وهى التي ال يعبر عنها بداللة كميات فيزيقية أخرى وال تعرف إال بذاتها مثل الطول والكتلة‬ ‫والزمن ودرجة الحرارة‪.‬‬ ‫كميات مشتقة‪:‬‬ ‫أ‪-‬‬ ‫وهى التي يمكن تعريفها بداللة كميات فيزيقية أساسية أخرى هذه الكميات المشتقة مثل‬ ‫الحجم والكثافة والسرعة والعجلة والقوة والطاقة والقدرة ‪...‬‬ ‫‪12‬‬ ‫المحاضرة األولى‪ -‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬ ‫(‪ )1-1‬التحليل البعدى ‪Dimensional Analysis‬‬ ‫إذا رمزنا ألبعاد الكميات األساسية مثل الكتلة (‪ )M‬والطول (‪ )L‬وللزمن (‪ )T‬ودرجة الحرارة (‪ )K‬يمكن‬ ‫الم‬ ‫استخدام التحليل البعدي فيما يأتى‪:‬‬ ‫أوال‪ :‬استنتاج أبعاد الكميات المشتقة بواسطة الكميات األساسية‪:‬‬ ‫أبعاد الكميات الم تقة ا تية‬ ‫‪ :)1‬استنت‬ ‫المسافة ‪L‬‬ ‫‪LT 1 ‬‬ ‫‪‬‬ ‫=‬ ‫)‬ ‫‪T‬‬ ‫الزمن‬ ‫‪2‬‬ ‫‪LT -1‬‬ ‫السرعة‬ ‫=‬ ‫‪LT‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫=‬ ‫)‬ ‫‪T‬‬ ‫الزمن‬ ‫= ‪MLT-2 = (LT-2)M‬‬ ‫‪X‬‬ ‫)‬ ‫‪M L2 T-2 = (L) (MLT-‬‬ ‫‪X‬‬ ‫=‬ ‫)‬ ‫‪2‬‬ ‫)‬ ‫‪1‬‬ ‫‪MLT -2‬‬ ‫القوة‬ ‫‪ ML T‬مثال (‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫=‬ ‫)‬ ‫‪L‬‬‫‪2‬‬ ‫المساحة‬ ‫‪13‬‬ ‫المحاضرة األولى‪ -‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬ ‫‪‬‬ ‫ثانيا‪ :‬التأكد من صحة القوانين الفيزيقية‪:‬‬ ‫نون يكون ه نفس الب‬ ‫ى ن كل حد ى‬ ‫و نين فيزيقي البد ن كون تج نس ألب‬ ‫آل ي ‪:‬‬ ‫وحد ت كم هو طرف أليسر و حه أل ث‬ ‫ى ن طر ه أليمن ه نفس الب‬ ‫‪ )S‬والزمن( ‪ )t‬والسرعة االبتدا ية( ‪)v‬‬ ‫مثال ( ‪ )2‬نعلم أن القانون الذى ير المسافة (‬ ‫والعجلة (‪ )a‬لجسم يسير بعجلة منت مة هو‪:‬‬ ‫‪1 2‬‬ ‫اختبر صحة القانون من وجهة ن ر األبعاد‪.‬‬ ‫‪S  Vo t ‬‬ ‫‪at‬‬ ‫‪2‬‬ ‫حل‪:‬‬ ‫‪[S] = L‬‬ ‫ال طرف أليسر‪:‬‬ ‫‪ Vot = LT-1. T= L‬حد أل‬ ‫ني ‪ :‬طرف أليمن‪:‬‬ ‫‪ ½ a t2 = LT-2. T2 = L‬حد ث ن‬ ‫ه ن ر ألب ‪.‬‬ ‫ن‬ ‫حيح‬ ‫تج نس‬ ‫ن م‬ ‫ن د‬ ‫ت‬ ‫‪‬‬ ‫‪14‬‬ ‫المحاضرة األولى‪ -‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬ ‫‪15‬‬ ‫المحاضرة األولى‪ -‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬ ‫سؤال ‪ 1.2‬صح أم خطأ‪ :‬تحليل األبعاد يمكن أن يزودنا بقيمة عددية‬ ‫لثابت التناسب الذي يظهر في العالقات الجبرية‪.‬‬ ‫‪16‬‬ ‫المحاضرة األولى‪ -‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬ ‫‪17‬‬ ‫المحاضرة األولى‪ -‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬ ‫‪18‬‬ ‫المحاضرة األولى‪ -‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬ ‫الفصل االول‪ :‬الفيزياء والقياس‬ ‫تحويل الوحدات‬ ‫‪1 mile = 1609 m = 1.609 km‬‬ ‫‪1 m = 39.37 in = 3.218 ft‬‬ ‫‪1ft = 0.3048 m = 30.48 cm‬‬ ‫‪1 in =0.0254 m = 2.54 cm‬‬ ‫‪19‬‬ ‫المحاضرة الثانية ‪-‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬ ‫‪20‬‬ ‫المحاضرة الثانية ‪-‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬ ‫‪21‬‬ ‫المحاضرة الثانية ‪-‬الفرقة األولي ‪ -‬كلية التربية‬

Use Quizgecko on...
Browser
Browser